JP2006289321A - Mercury removal method from mercury-polluted matter - Google Patents

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    • H05B6/80Apparatus for specific applications
    • H05B6/802Apparatus for specific applications for heating fluids
    • H05B6/804Water heaters, water boilers

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reducing method of a mercury level in mercury-polluted matter using microwave energy. <P>SOLUTION: This mercury removal method comprises processes for: (a) charging mercury-polluted matter into a microwave reactor; (b) supplying a gas flow to the microwave reactor for agitating the mercury-polluted matter; and (c) exposing the mercury-polluted matter to microwave radiation to raise the temperature at least to 357°C and forming a vapor phase containing mercury and treated matter. By using a double composition fluidized layer added with a microwave-sensitive matter containing no carbon besides the mercury-polluted matter, the mercury level and carbon level in the treating object substance are reduced at the same time. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本願発明は水銀で汚染された物質の水銀レベルを減少させる方法に関連する。特に、本願発明はフライアッシュおよび吸着媒物質に含まれる水銀レベルを減少させるためのマイクロ波エネルギーの使用に関連する。   The present invention relates to a method for reducing mercury levels in mercury contaminated materials. In particular, the present invention relates to the use of microwave energy to reduce mercury levels in fly ash and adsorbent materials.

水銀は、流水/電力の発生ための石炭の燃焼、または蒸気発生もしくは廃棄物除去のための地方自治体の固体廃棄物処理などに用いられる、工業用焼却炉およびボイラーから出る燃焼ガス流に存在する既知の汚染物質である。水銀の環境への高い毒性は十分にあきらかになっており、したがって水銀洗浄は排煙処理の必要な(であるが高価な)一部分となっている。   Mercury is present in combustion gas streams from industrial incinerators and boilers, such as those used to burn coal for running water / electric power generation, or municipal solid waste treatment for steam generation or waste removal It is a known pollutant. Mercury's high toxicity to the environment is obvious enough, and mercury cleaning is therefore a necessary (but expensive) part of the flue gas treatment.

排煙ガス流の水銀洗浄は、複雑さ、コスト、および効率性などによって違ういくつかの方法によって行うことができる。これらの方法には吸着媒(炭素またはアルカリ)ろ過、酸化、および塩化処理などが含まれる。   Mercury cleaning of the flue gas stream can be done in several ways depending on complexity, cost, and efficiency. These methods include adsorbent (carbon or alkali) filtration, oxidation, and chlorination.

炭素吸着ろ過は当業に公知で、微細炭、特に活性炭の既知の吸着特性を利用している。いくつかの炭素吸着媒技術が開示され実施されている。たとえば、米国特許第6,558,454号Chang et al. は、炭素質の未加工物質を効率のよい吸着媒になるように活性化するのに十分な温度で、前記の炭素質物質を水銀で汚染されたガス流に注入する方法を教唆する。米国特許第6,521,021号Pennline et al. は、熱的に活性化した炭素吸着媒に転換され、一次燃焼チャンバーに再導入される半燃焼石炭の再循環の方法を開示する。いずれもWojtowicz et al.の米国特許第6,103,205号および6,322,613号は、熱ガス蒸発による吸着媒の再生手段を含む、スクラップタイヤなどの炭素質原料油の熱分解、および後で処理されなければならない高濃度に濃縮された水銀リッチガス流の生成による炭素吸着媒の生成方法を開示する。   Carbon adsorption filtration is known in the art and utilizes the known adsorption characteristics of fine coal, especially activated carbon. Several carbon adsorbent media technologies have been disclosed and implemented. For example, US Pat. No. 6,558,454 Chang et al. Contaminated the carbonaceous material with mercury at a temperature sufficient to activate the carbonaceous raw material to become an efficient adsorbent. Teaches how to inject into the gas stream. US Pat. No. 6,521,021 Pennline et al. Discloses a method for recirculation of semi-burning coal that is converted to a thermally activated carbon adsorbent and reintroduced into the primary combustion chamber. Wojtowicz et al., U.S. Pat.Nos. 6,103,205 and 6,322,613 both involve pyrolysis of carbonaceous feedstocks such as scrap tires, including means for regeneration of adsorbents by hot gas evaporation, and high Disclosed is a method for producing a carbon adsorbent by producing a concentrated mercury-rich gas stream.

米国特許第5,787,823号Knowlesは、吸着物質として、天然のろ過特性、つまり小さい粒子サイズと大きい表面-質量比から、石炭燃焼で自動的に生成される副生成物であるフライアッシュの使用を教唆する。Knowlesはフライアッシュの中の炭素(未燃焼燃料)の考えうる効果についても、細粒炭の吸収と炭素粒子の吸収によって別々に果たされている役割についても、考察していない。米国特許第5,672,323号Bhat et al.は、水銀除去のための排ガス処理として、活性炭の注入を教唆している。   US Pat. No. 5,787,823 Knowles teaches the use of fly ash as an adsorbent, a by-product that is automatically generated by coal combustion due to its natural filtration characteristics, ie, small particle size and large surface-to-mass ratio . Knowles does not consider the possible effects of carbon (unburned fuel) in fly ash, nor the role played separately by fine coal absorption and carbon particle absorption. US Pat. No. 5,672,323 Bhat et al. Teaches the injection of activated carbon as an exhaust gas treatment for mercury removal.

米国特許第6,372,187 号Madden et al. は、石灰石などのアルカリ吸着媒の使用の後、排煙ガス流からの水銀除去の手段として微粒子ろ過を行う方法を開示する。   US Pat. No. 6,372,187 Madden et al. Discloses a method of performing particulate filtration as a means of removing mercury from a flue gas stream after the use of an alkaline adsorbent such as limestone.

すべての吸着媒技術は、水銀リッチ微粒子を、大気中に放出する前にある形態のバグハウスまたは排煙ガス流から分離するその他の類似の手段で捕捉する。必然的に、この水銀リッチ微粒子複合体には、水銀、吸着物質、およびフライアッシュ除去の初期段階で逃れ出たと考えられる一部の残留フライアッシュが含まれるだろう。最終的に、この微粒子複合体の廃棄は、全体をたとえばセメント結合、埋め立てなどによって行うか、またはその物質を処理して体積を減らすかもしくは前記吸着媒を再生することによって行わなければならない。吸着媒の再生の場合、吸着媒交換の高コストを避けるかまたは部分的に相殺することができ、体積を減少させる場合、前記水銀を実質的に減少される水銀吸着媒体積までさらに濃縮して、効率的に閉じこめるか廃棄することができる。環境的な観点から、理想的には、石炭燃料中にもともと存在するすべての水銀を、管理が簡単なはずである分子または元素の状態で収集できるようにすべきである。   All adsorbent technology captures mercury-rich particulates in some form of baghouse or other similar means that separates the flue gas stream prior to release into the atmosphere. Inevitably, this mercury-rich particulate composite will contain mercury, adsorbents, and some residual fly ash that may have escaped during the early stages of fly ash removal. Ultimately, the particulate composite must be disposed of entirely by, for example, cementing, landfilling, or by treating the material to reduce volume or regenerate the adsorbent. In the case of adsorbent regeneration, the high cost of adsorbent exchange can be avoided or partially offset, and when reducing the volume, the mercury can be further concentrated to a substantially reduced mercury adsorbent volume. Can be confined or discarded efficiently. From an environmental point of view, ideally all mercury originally present in coal fuel should be collected in a molecular or elemental state that should be easy to manage.

水銀-吸着媒混合物を処理を要する個別の物質とみなすと、この混合物から水銀を除去する手段を考えることができる。そのような手段の1つは、水銀沸点まで前記物質を加熱することによる前記水銀の熱分解を行い、その後、最初に水銀-吸着物質を生成した技術よりも効率的な水銀除去技術を行う方法である。多くの局面で、これは水銀汚染土壌および工業物質から水銀を除去する問題に似ている。   Considering the mercury-adsorbent mixture as an individual substance that needs to be treated, a means of removing mercury from this mixture can be considered. One such means is to perform pyrolysis of the mercury by heating the material to the mercury boiling point, followed by a mercury removal technique that is more efficient than the technique that originally produced the mercury-adsorbing material. It is. In many aspects, this is similar to the problem of removing mercury from mercury-contaminated soil and industrial materials.

たとえば、米国特許第6,268,590 号Gale et al. は、電気的に加熱した炉に乾燥顆粒状物質をらせん状に通し、前記乾燥顆粒状物質から水銀をレトルトする方法を開示する。排気ガス流から水銀蒸気を取り出すために、凝縮装置を用いる。Galeは、米国特許第5,569,154 号Navettaおよび米国特許第1,599,372号Reedに開示されている初期の方法よりも、彼の方法の方がプロセスが連続的でサイズ、複雑性が実用的である点において有利であると主張する。   For example, US Pat. No. 6,268,590 Gale et al. Discloses a method of spirally passing dry granular material through an electrically heated furnace and retorting mercury from the dry granular material. A condenser is used to extract mercury vapor from the exhaust gas stream. Gale has the advantage that his process is continuous and size and complexity is more practical than the earlier methods disclosed in U.S. Patent No. 5,569,154 Navetta and U.S. Patent No. 1,599,372 Reed. Insist that.

米国特許第6,024,931号Hanulikは、前記物質を燃焼炎に対して逆流するように通す、回転式管状炉を開示する。いずれもWashburn et al. の米国特許第5,891,216号および5,989,486号は、蒸発した水銀蒸気の解放を補助する撹拌機序の使用を含む、レトルト方法のバッチを教唆する。米国特許第5,782,188号Evans et al. は、空気の不在下において熱分解焼却炉として機能し、可燃ガス流が各種生成物流に濃縮される回転式炉を開示する。米国特許第5,632,863号Meadorは、使用済みバッテリを処理することもできる熱分解性の方法を開示する。 米国特許第5,567,223号Lindgren et al. は、水銀に汚染された物質をセレン化水銀にするために、熱ガス流中、セレンの存在下において炉の中で加熱し、脱汚染された物質をさらなる使用のために残すプロセスを説明する。   U.S. Pat. No. 6,024,931 Hanulik discloses a rotary tubular furnace that passes the material back to the combustion flame. Washburn et al., US Pat. Nos. 5,891,216 and 5,989,486 both teach a batch of retort processes involving the use of a stirring mechanism to assist in the release of evaporated mercury vapor. U.S. Pat. No. 5,782,188 Evans et al. Discloses a rotary furnace that functions as a pyrolytic incinerator in the absence of air and in which a combustible gas stream is concentrated into various product streams. US Pat. No. 5,632,863 Meador discloses a pyrolyzable method that can also handle used batteries. US Pat.No. 5,567,223 Lindgren et al. Further heated the decontaminated material by heating it in a furnace in the presence of selenium in a hot gas stream in order to turn the mercury contaminated material into mercury selenide. Explain the process left for use.

これらの各方法は、水銀汚染物質中の水銀の含有量を減少させるためのプロセスを提供する機能的な必要性を満たしているが、さらに効率的で経済的な方法が必要である。さらに、たとえばフライアッシュの処理など、ある場合では、前記物質中の炭素レベルの減少も必要になることが多い。したがって、水銀で汚染された物質の水銀および炭素含有量の両方を同時に減少させることができる方法が必要である。   Each of these methods meets the functional need to provide a process for reducing the mercury content in mercury pollutants, but there is a need for more efficient and economical methods. In addition, in some cases, such as fly ash treatment, it is often necessary to reduce the carbon level in the material. Therefore, there is a need for a method that can simultaneously reduce both the mercury and carbon content of substances contaminated with mercury.

したがって、本願発明の目的は、水銀で汚染された物質から水銀を減少させる、改善された方法の提供である。前記方法にはマイクロ波エネルギーを使用する。   Accordingly, it is an object of the present invention to provide an improved method for reducing mercury from mercury contaminated materials. The method uses microwave energy.

本願発明の目的はまた、マイクロ波を用いて、水銀汚染物質中の水銀および炭素含有物を減少させる方法の提供である。   It is also an object of the present invention to provide a method for reducing mercury and carbon content in mercury pollutants using microwaves.

さらなる本願発明の目的は、本願発明にしたがったプロセスにけるバブリング流動層反応容器の使用の提供である。   A further object of the invention is the provision of the use of a bubbling fluidized bed reaction vessel in a process according to the invention.

さらなる本願発明の目的は、本願発明にしたがったプロセスにけるホスト層物質の使用の提供である。   A further object of the invention is the provision of the use of a host layer material in a process according to the invention.

本願発明は、マイクロ波エネルギーを用いて、フライアッシュおよび吸着媒物質からなる水銀で汚染された固体混合物から水銀を熱分解するために用いるプロセスおよび手段を開示する。このプロセスを用いて、前記水銀を、後に濃縮される熱ガス流中の熱蒸気として取り出し、固体残留物、つまり前記フライアッシュまたは前記吸着媒物質を再利用またはクリーンな廃棄のために残す。   The present invention discloses processes and means used to pyrolyze mercury from mercury contaminated solid mixtures of fly ash and adsorbent material using microwave energy. Using this process, the mercury is removed as hot vapor in a hot gas stream that is subsequently concentrated, leaving a solid residue, ie, the fly ash or adsorbent material, for reuse or clean disposal.

本願発明のプロセスには、任意の炎または燃焼ガスを必要とすることなく、水銀を蒸発させるのに必要な熱を提供するためのマイクロ波エネルギーの使用が含まれる。たとえば水銀で汚染された物質を連続的に供給および排除し、マイクロ波エネルギーをかける金属流動層容器などのプロセスに用いる手段は、その他のレトルト装置および熱分解装置よりも優れた利点を有するコンパクトで効率的な装置である。 The process of the present invention involves the use of microwave energy to provide the heat necessary to evaporate mercury without the need for any flame or combustion gas. For example, the means used in processes such as metal fluidized bed containers that continuously supply and eliminate mercury contaminated materials and apply microwave energy are compact and have advantages over other retort and pyrolysis devices. It is an efficient device.

この場合、マイクロ波加熱の基本的なメカニズムは、電気的変位電流および伝導電流の両方を用いて電磁気エネルギーを物質内部で直接熱に転換する、誘電性およびオーム加熱の燃焼である。このエネルギー転換の効率は、処理する物質の誘電特性に依存する。この場合、フライアッシュおよび吸着媒物質の両方とも、管理された方法で急速に加熱することができる重要なレセプタ元素、主に炭素を含有する。この水銀は、通常の大気圧下では温度が約357℃(水銀の沸点)まで上昇した時に蒸発する。   In this case, the fundamental mechanism of microwave heating is dielectric and ohmic heating combustion, which uses both electrical displacement current and conduction current to convert electromagnetic energy directly into heat inside the material. The efficiency of this energy conversion depends on the dielectric properties of the material being processed. In this case, both fly ash and adsorbent material contain important receptor elements, mainly carbon, that can be rapidly heated in a controlled manner. This mercury evaporates when the temperature rises to about 357 ° C. (boiling point of mercury) under normal atmospheric pressure.

バブリング流動層反応容器の使用にはいくつかの実用的な利点がある。その利点には、マイクロ波エネルギーの自己封じ込め、水銀蒸気の洗浄を補助するための天然の物質撹拌、物質の容器への連続的な流入出、および固体とガス流の自然分離が含まれる。   The use of a bubbling fluidized bed reactor has several practical advantages. Its advantages include self-containment of microwave energy, natural material agitation to assist in the cleaning of mercury vapor, continuous inflow and outflow of material into the container, and natural separation of solids and gas streams.

第1の局面によると、本願発明は、水銀で汚染された物質中の水銀レベルを減少させる方法であって、当該方法が、前記の水銀で汚染された物質をマイクロ波反応装置に入れるステップと、前記マイクロ波反応装置に前記の水銀で汚染された物質に撹拌を起こすためのガス流を提供するステップと、前記の水銀で汚染された物質をマイクロ波放射に曝露して温度を少なくとも357℃に上げて、水銀と処理した物質を含有する蒸気相をつくり出すステップと、を含む、方法を提供する。   According to a first aspect, the present invention provides a method for reducing the level of mercury in a material contaminated with mercury, the method comprising placing the material contaminated with mercury into a microwave reactor; Providing the microwave reactor with a gas stream to agitate the mercury-contaminated material, and exposing the mercury-contaminated material to microwave radiation to bring the temperature to at least 357 ° C. And producing a vapor phase containing mercury and the treated material.

第2の局面によると、本願発明は、水銀で汚染された物質中の水銀レベルを減少させる方法であって、当該方法が、炭素を含まない物質をマイクロ波反応装置に入れるステップと、前記の水銀で汚染された物質をマイクロ波反応装置に入れるステップと、前記マイクロ波反応装置に前記の水銀で汚染された物質および炭素を含まない物質に撹拌を起こして混合物を形成するためのガス流を提供するステップと、前記の水銀で汚染された物質をマイクロ波放射に曝露して温度を少なくとも357℃に上げて、水銀と処理した物質を含有する蒸気相をつくり出すステップと、を含む、方法を提供する。   According to a second aspect, the present invention provides a method for reducing mercury levels in a material contaminated with mercury, the method comprising placing a carbon-free material into a microwave reactor, Placing a mercury-contaminated substance into a microwave reactor, and a gas stream for agitating the mercury-contaminated substance and the carbon-free substance in the microwave reactor to form a mixture. Exposing the mercury contaminated material to microwave radiation to raise the temperature to at least 357 ° C. to create a vapor phase containing the mercury and the treated material. provide.

第3の局面によると、本願発明は、水銀で汚染された物質中の水銀および炭素レベルを減少させる方法であって、当該方法が、前記の水銀で汚染された物質をマイクロ波反応装置に入れるステップと、前記マイクロ波反応装置に前記の水銀で汚染された物質に撹拌を起こすためのガス流を提供するステップと、前記の水銀で汚染された物質をマイクロ波放射に曝露して温度を少なくとも600℃に上げて、水銀と処理した物質を含有する蒸気相をつくり出すステップと、を含む、方法を提供する。   According to a third aspect, the present invention is a method for reducing mercury and carbon levels in a mercury-contaminated material, wherein the method places the mercury-contaminated material in a microwave reactor. Providing the microwave reactor with a gas flow to agitate the mercury contaminated material; exposing the mercury contaminated material to microwave radiation to at least raise the temperature; And raising the temperature to 600 ° C. to produce a vapor phase containing mercury and the treated material.

第4の局面によると、本願発明は、水銀で汚染された物質中の水銀および炭素レベルを減少させる方法であって、当該方法が、炭素を含まない物質をマイクロ波反応装置に入れるステップと、前記の水銀で汚染された物質をマイクロ波反応装置に入れるステップと、前記マイクロ波反応装置に前記の水銀で汚染された物質および炭素を含まない物質に撹拌を起こして混合物を形成するためのガス流を提供するステップと、前記の水銀で汚染された物質をマイクロ波放射に曝露して温度を少なくとも600℃に上げて、水銀と処理した物質を含有する蒸気相をつくり出すステップと、を含む、方法を提供する。   According to a fourth aspect, the present invention provides a method for reducing mercury and carbon levels in a mercury contaminated material, the method comprising placing a carbon-free material into a microwave reactor; A step of introducing the mercury-contaminated substance into a microwave reactor, and a gas for agitating the mercury-contaminated substance and the carbon-free substance to form a mixture in the microwave reactor; Providing a stream; and exposing the mercury contaminated material to microwave radiation to raise the temperature to at least 600 ° C. to create a vapor phase containing the mercury and the treated material. Provide a method.

第1および第3の局面の好ましい実施態様では、前記方法はさらに、前記反応装置から蒸気相を取り出すステップと、マイクロ波放射の曝露を終了するステップと、前記反応装置から処理された物質を取り出すステップと、前記反応装置中に新たに水銀で汚染された物質を導入するステップと、を含んでもよい。 第2および第4の局面の好ましい実施態様では、前記方法はさらに、前記反応容器から蒸気相を取り出すステップと、マイクロ波放射の曝露を終了するステップと、前記反応容器から処理された物質を取り出すステップと、前記反応容器中に新たに炭素を含まない物質を導入するステップと、前記反応装置中に新たに水銀で汚染された物質を導入するステップと、を含んでもよい。   In a preferred embodiment of the first and third aspects, the method further comprises removing the vapor phase from the reactor, terminating the exposure to microwave radiation, and removing the treated material from the reactor. And introducing a new mercury-contaminated substance into the reactor. In a preferred embodiment of the second and fourth aspects, the method further comprises removing the vapor phase from the reaction vessel, terminating the exposure to microwave radiation, and removing the treated material from the reaction vessel. And a step of introducing a new carbon-free substance into the reaction vessel and a step of introducing a new mercury-contaminated substance into the reaction apparatus.

より好ましくは、上述のステップは連続的で任意であってよく、前記方法はさらにサイクロン式分離器などのろ過装置で蒸気相に導入するステップを含んでもよい。本願発明による方法はまた、水銀を含む前記蒸気相を容器に捕捉するステップをさらに含んでもよい。   More preferably, the above steps may be continuous and optional, and the method may further comprise introducing into the vapor phase with a filtration device such as a cyclonic separator. The method according to the invention may further comprise the step of capturing said vapor phase comprising mercury in a container.

本願発明の方法に用いるマイクロ波反応装置は好ましくは流動層反応容器であり、前記マイクロ波放射の周波数は約300mHz乃至約30GHzであってよい。好ましくは、前記周波数は、約915MHz乃至2450MHzの産業科学医療用(ISM)周波数帯であってよい。特定のエネルギーを産出するのに十分なマイクロ波放射のパワーレベルおよびプロセス寿命時間は、約2 kW-h/t乃至約20 kW-h/tの間であってよい。   The microwave reactor used in the method of the present invention is preferably a fluidized bed reaction vessel, and the frequency of the microwave radiation may be about 300 mHz to about 30 GHz. Preferably, the frequency may be in the industrial scientific and medical (ISM) frequency band of about 915 MHz to 2450 MHz. The power level and process lifetime of microwave radiation sufficient to produce a specific energy may be between about 2 kW-h / t and about 20 kW-h / t.

上述の本願発明の第2および第4の局面における、炭素を含まない物質に対する水銀で汚染された物質の比は、約25/75乃至約75/25の間であってよい。好ましくは、この比は約50/50である。この水銀で汚染された物質の水銀含有量は最高50重量%であってもよく、本願発明の方法に従って処理された物質の水銀含有量は約10ppb未満であってよい。好ましくは、前記の処理された物質の水銀含有量は5ppb未満である。前記の水銀で汚染された物質の炭素含有量は、最高60重量%であってよい。   In the second and fourth aspects of the invention described above, the ratio of mercury contaminated material to carbon free material may be between about 25/75 and about 75/25. Preferably, this ratio is about 50/50. The mercury content of the mercury contaminated material may be up to 50% by weight and the mercury content of the material treated according to the method of the present invention may be less than about 10 ppb. Preferably, the mercury content of the treated material is less than 5 ppb. The carbon content of the mercury contaminated material may be up to 60% by weight.

第6の局面によると、本願発明にしたがった方法を実行するために特別に採用された装置が提供される。   According to a sixth aspect, there is provided an apparatus specially employed for carrying out the method according to the present invention.

本願発明による水銀で汚染された物質の水銀含有量の減少の方法にはマイクロ波エネルギーを用い、効率的、経済的で用途が広い。 The method of reducing the mercury content of the mercury contaminated material according to the present invention uses microwave energy, which is efficient, economical and versatile.

本願発明のこれらおよびその他の利点は、以下の詳細な説明を読み、図を参照することによって明らかになるだろう。
本願発明は図解された実施態様に関連して説明されるが、そのような実施態様が本願発明を制限することを意図しないことは理解されよう。これに対し、付属の特許請求によって定義される本願発明の精神および範囲内に含まれるであろう変更、改変、および等価物のすべてを包含することを意図する。
These and other advantages of the present invention will become apparent upon reading the following detailed description and upon reference to the drawings.
While the invention will be described in connection with the illustrated embodiments, it will be understood that such embodiments are not intended to limit the invention. On the contrary, the intention is to cover all modifications, modifications, and equivalents that may be included within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

本願発明の好ましい実施態様を図示する図1を参照すると、水銀で汚染された物質の給入流(1)をバブリング流動層として機能するマイクロ波反応容器(2)に連続して導入する。バブリング流動層の操作は当業に公知である。この好ましい実施態様に不可欠なのが、前記の水銀で汚染された物質に加えてホスト層物質からなる二重組成物流動層の使用である。前記ホスト層物質は、当面のプロセスに不活性で、化学的または機械的な影響のないプロセスの操作条件に耐えうる炭素を実質的に含有しない鉱物として選択される。前記ホスト層物質はさらに、吸着媒物質の前記反応容器内での流動性がより高くなるように、吸着媒物質よりも十分に大きなサイズ分布と密度を有するものとして記述される。それにもかかわらず、ホスト層物質の動力学的作用は、前記ホスト層物質および前記吸着媒物質の給入流が、前記反応容器内で1つの統合された流動層溶媒を形成するものである。上述のサイズおよび密度特性に加えて、前記ホスト層物質には、前記層内のその他の物質の特性に無関係に、マイクロ波エネルギーによって直接加熱できるようなマイクロ波感受性物質が選択される。ホスト物質の割合が少なくとも50重量%であるこの2重組成物流動層の使用によって、炭素リッチ吸着媒物質の溶解またはクリンカーを生じることなく著しい高温で操作できるプロセスが可能になることが明らかになった。   Referring to FIG. 1, which illustrates a preferred embodiment of the present invention, a feed stream (1) of mercury contaminated material is continuously introduced into a microwave reaction vessel (2) functioning as a bubbling fluidized bed. The operation of a bubbling fluidized bed is known in the art. Essential to this preferred embodiment is the use of a dual composition fluidized bed comprising a host layer material in addition to the mercury contaminated material. The host layer material is selected as a mineral that is substantially free of carbon that is inert to the current process and can withstand the operating conditions of the process without chemical or mechanical effects. The host layer material is further described as having a sufficiently larger size distribution and density than the adsorbent material so that the fluidity of the adsorbent material in the reaction vessel is higher. Nevertheless, the kinetic effect of the host layer material is that the feed stream of the host layer material and the adsorbent material forms one integrated fluidized bed solvent in the reaction vessel. In addition to the size and density characteristics described above, the host layer material is selected to be a microwave sensitive material that can be directly heated by microwave energy, regardless of the properties of the other materials in the layer. It is clear that the use of this dual composition fluidized bed with a host material fraction of at least 50% by weight allows a process that can operate at significantly higher temperatures without dissolving or clinkering the carbon-rich adsorbent material. It was.

前記反応容器(2)内の給入物質(1)は、ノズルシステムまたは固体プレートに密集させた開口部を通して前記反応装置の基部に注入して物質を前記反応容器中に効果的に浮遊させるガス流(3)によって流動層を形成する。流動層操作のこの局面は、前記物質を効果的に浮遊させるために必要なガス速度によって決定され、当業者に公知である。この流動ガスは前記反応容器を通り、サイクロン式分離器などのろ過装置(4)を通って排出される。このろ過装置で、取り込まれた微細粒子のすべてまたは大半を前記ガス流から取り除く。その後、実質的には微粒子を含まないこのガス流(5)を、水銀除去などのさらなる処理にかけることができる。   The charged substance (1) in the reaction vessel (2) is injected into the base of the reactor through a nozzle system or an opening confined in a solid plate to effectively float the substance in the reaction vessel. A fluidized bed is formed by the flow (3). This aspect of fluidized bed operation is determined by the gas velocity required to effectively suspend the material and is known to those skilled in the art. This flowing gas passes through the reaction vessel and is discharged through a filtration device (4) such as a cyclonic separator. With this filtration device, all or most of the entrained fine particles are removed from the gas stream. This gas stream (5), which is substantially free of particulates, can then be subjected to further processing such as mercury removal.

前記反応容器に給入された物質は、たとえばオーバーフロー排出管(6)の手段によって連続的に除去し、さらなる処理または使用のためにホッパー(7)またはその他の好適な容器に収集する。   The material fed into the reaction vessel is continuously removed, for example by means of an overflow discharge pipe (6) and collected in a hopper (7) or other suitable vessel for further processing or use.

前記反応容器には、マイクロ波発生装置(8)を連結するための手段、普通は導波管(9)であって、当該導波管において、前記反応容器の大気を前記導波管から効率的に分離するためのマイクロ波透過バリア(10)を取り付けた導波管を装着する。   The reaction vessel is a means for connecting a microwave generator (8), usually a waveguide (9), in which the atmosphere of the reaction vessel is efficiently removed from the waveguide. A waveguide having a microwave transmission barrier (10) for separation is installed.

マイクロ波エネルギーは、マイクロ波場を効率的に含有するのに好適な金属物質でつくられた反応容器に供給される。前記反応容器内にある流動化物質に接触させると、マイクロ波エネルギーの相当部分が熱に転換され、それによって流動層温度が上昇する。前記マイクロ波エネルギーの流動層物質へのカップリング効率は、前記導波管に取り付けたチューニング装置(11)によって制御される。そのようなチューニング装置は、出力伝達を連続的に最適化するように電気的に制御することもできる。前記流動層の温度が通常大気圧下の水銀の沸点である約357℃に達した時、水銀は蒸気相を通り、流動ガス流にのって前記容器から排出される。前記流動ガスは、層物質を燃焼させたい場合には周囲空気であってよく、または前記ガスは、前記反応容器の加熱プロセスが前記吸着媒物質を燃焼できないように、水銀または炭素に対して不活性(たとえば窒素)であるように選択してもよい。   Microwave energy is supplied to a reaction vessel made of a metallic material suitable for efficiently containing a microwave field. When contacted with the fluidized material in the reaction vessel, a substantial portion of the microwave energy is converted to heat, thereby increasing the fluidized bed temperature. The coupling efficiency of the microwave energy to the fluidized bed material is controlled by a tuning device (11) attached to the waveguide. Such a tuning device can also be electrically controlled to continuously optimize output transmission. When the temperature of the fluidized bed reaches about 357 ° C., the boiling point of mercury under normal atmospheric pressure, the mercury passes through the vapor phase and is discharged from the vessel along with a flowing gas stream. The flowing gas may be ambient air if it is desired to burn the bed material, or the gas is inert to mercury or carbon so that the heating process of the reaction vessel cannot burn the adsorbent material. It may be selected to be active (eg, nitrogen).

前記反応容器に存在する前記熱ガス流は、上述のサイクロン式分離器を通る。ガス温度は水銀の沸点以上に維持されるため、水銀蒸気がガス放出口(5)に送られて、そこで濃縮または回収のためにろ過される。   The hot gas stream present in the reaction vessel passes through the cyclonic separator described above. Since the gas temperature is maintained above the boiling point of mercury, mercury vapor is sent to the gas outlet (5) where it is filtered for concentration or recovery.

サイクロン式分離器(12)で取り出した微粒子をその他の廃棄用固体と合わせる(7)。   Combine fine particles from the cyclone separator (12) with other waste solids (7).

流動層の当業に知られるとおり、ガス漏れを防ぐために、前記反応容器(及びサイクロン式分離器)への物質流の出入りには各種バルブ(13)を用いる。   As is known to those skilled in the art of fluidized beds, various valves (13) are used for the flow of material to and from the reaction vessel (and cyclone separator) in order to prevent gas leakage.

前記加熱プロセスを監視および制御するために、各種装置(14)を前記装置に取り付ける。温度プローブを流動層内およびガスの注入および排出ラインを含む給入および排出ラインの各所に取り付ける。ガス圧および生成物モニターをすべてのガスラインに取り付ける。前記反応容器を通る物質流の測定は、フローメータまたは質量測定器によって行う。このように装置を取り付けたシステムは、最小-最大境界線内でのシステム操作を維持するために、手動または自動で操作することができる。   Various devices (14) are attached to the device for monitoring and controlling the heating process. Temperature probes are installed in the fluidized bed and at various locations on the supply and discharge lines including the gas injection and discharge lines. Attach gas pressure and product monitors to all gas lines. The measurement of the material flow through the reaction vessel is performed by a flow meter or a mass meter. A system fitted with a device in this manner can be operated manually or automatically to maintain system operation within the minimum-maximum boundary.

前記ホスト層物質の組み入れは、汚染された物質の注入流と合体させた別個の給入流(15)によって行われ、前記反応装置によるホスト層物質の損失を埋め合わせるように制御される。必要であれば、前記ホスト層物質は再構築された吸着媒物質から分離され(たとえば浮選または重力分離)、再利用のために注入ホッパへ再循環されてもよい。   The incorporation of the host layer material is performed by a separate feed stream (15) combined with the contaminated material injection stream and is controlled to make up for the loss of host layer material by the reactor. If necessary, the host layer material may be separated from the reconstructed adsorbent material (eg, flotation or gravity separation) and recycled to the injection hopper for reuse.

本願発明の好ましい実施態様によると、不活性ガスが流動化に用いられる場合、水銀で汚染された物質を燃焼せずに効率的に水銀でパージし、吸着媒物質の再利用を可能にすることもできる。そのように放出された水銀は、上述の通り、効率的に捕捉することもできる。この水銀のレトルト方法は、主にマイクロ波エネルギーを用いた熱発生の効率性と迅速性のために、他の加熱手段よりも非常に優れた利点を有する。   According to a preferred embodiment of the present invention, when an inert gas is used for fluidization, the mercury-contaminated material is efficiently purged without burning, allowing the adsorbent material to be reused. You can also. The mercury so released can also be efficiently captured as described above. This mercury retorting method has significant advantages over other heating means, primarily due to the efficiency and rapidity of heat generation using microwave energy.

図1に概略的に示した装置を、水銀を含有していることがわかっている一定量の石炭燃焼フライアッシュを処理するために組み立てた。マイクロ波周波数は915MHzを用いた。流動化ガスは周囲空気とした。   The apparatus shown schematically in FIG. 1 was assembled to treat a certain amount of coal-fired fly ash known to contain mercury. The microwave frequency was 915 MHz. The fluidizing gas was ambient air.

フライアッシュ原料を温度約820℃で処理した。約400分間のテスト時間中、この物質を約6lbs/分の速度で反応容器に通した。   The fly ash raw material was processed at a temperature of about 820 ° C. This material was passed through the reaction vessel at a rate of about 6 lbs / min during a test time of about 400 minutes.

この原料に含まれる水銀の量を測定したところ、79ppbであった。LOI(強熱減量)として特徴付けした未燃焼炭素含有量を測定したところ、8.5%であった。 The amount of mercury contained in this raw material was measured and found to be 79 ppb. The unburned carbon content, characterized as LOI (loss on ignition), was measured to be 8.5%.

処理済みの灰のサンプルを実験中定期的に採取し、その水銀含有量を測定した。えられた結果を、下記の表1に示す。処理済み物質のLOIは1.5%であった。   Samples of treated ash were taken periodically throughout the experiment and their mercury content was measured. The obtained results are shown in Table 1 below. The LOI of the treated material was 1.5%.

Figure 2006289321
水銀の測定値
Figure 2006289321
Mercury measurements

このプロセスが水銀の状態変化に関して安定状態に達したところ、排気物質(生成物およびサイクロン廃棄)の水銀含有量が初期値よりも実質的に減少した。給入速度を減速することによって、前記反応装置内の物質の平均残留時間が延長され、水銀レベルをさらに減少することができるであろうと十分に期待できる。それでも、水銀濃度の減少における前記プロセスの有効性は明らかである。   When this process reached a steady state with respect to mercury state changes, the mercury content of the exhaust (product and cyclone waste) was substantially reduced from its initial value. It can be fully expected that by reducing the feed rate, the average residence time of the substance in the reactor will be extended and the mercury level could be further reduced. Nevertheless, the effectiveness of the process in reducing mercury concentration is clear.

図1に概略的に示した装置を、水銀を含有していることがわかっている一定量の石炭燃焼フライアッシュを処理するために組み立てた。マイクロ波周波数は915MHzを用いた。流動化ガスは周囲空気であった。   The apparatus shown schematically in FIG. 1 was assembled to treat a certain amount of coal-fired fly ash known to contain mercury. The microwave frequency was 915 MHz. The fluidizing gas was ambient air.

細粒炭原料を温度約820℃で処理した。約500分間のテスト時間中、この物質を約6lbs/分の速度で反応容器に通した。   The fine coal raw material was treated at a temperature of about 820 ° C. During a test time of about 500 minutes, this material was passed through the reaction vessel at a rate of about 6 lbs / min.

この原料に含まれる水銀の量を測定したところ、33ppbであった。LOI(強熱減量)として特徴漬けした未燃焼炭素含有量を測定したところ、17.5%であった。   The amount of mercury contained in this raw material was measured and found to be 33 ppb. The measured unburnt carbon content, characterized as LOI (loss on ignition), was 17.5%.

処理済みの灰のサンプルを実験中定期的に採取し、その水銀含有量を測定した。えられた結果を、下記の表2に示す。処理済み物質のLOIは0.4%であった。   Samples of treated ash were taken periodically throughout the experiment and their mercury content was measured. The obtained results are shown in Table 2 below. The LOI of the treated material was 0.4%.

Figure 2006289321
水銀の測定値
Figure 2006289321
Mercury measurements

図1に概略的に示した装置を、水銀を含有していることがわかっている一定量の石炭燃焼フライアッシュを処理するために組み立てた。マイクロ波周波数は915MHzを用いた。流動化ガスは周囲空気とした。   The apparatus shown schematically in FIG. 1 was assembled to treat a certain amount of coal-fired fly ash known to contain mercury. The microwave frequency was 915 MHz. The fluidizing gas was ambient air.

フライアッシュ原料を温度約820℃で処理した。約400分間のテスト時間中、この物質を約6lbs/分の速度で反応容器に通した。   The fly ash raw material was processed at a temperature of about 820 ° C. This material was passed through the reaction vessel at a rate of about 6 lbs / min during a test time of about 400 minutes.

この原料に含まれる水銀の量を測定したところ、142ppbであった。LOI(強熱減量)として特徴漬けした未燃焼炭素含有量を測定したところ、4.5%であった。   The amount of mercury contained in this raw material was measured and found to be 142 ppb. The measured unburnt carbon content, characterized as LOI (loss on ignition), was 4.5%.

処理済みの灰のサンプルを実験中定期的に採取し、その水銀含有量を測定した。えられた結果を、下記の表3に示す。最終LOIは0.3%であった。   Samples of treated ash were taken periodically throughout the experiment and their mercury content was measured. The results obtained are shown in Table 3 below. The final LOI was 0.3%.

Figure 2006289321
水銀の測定値
Figure 2006289321
Mercury measurements

前述の例から明らかなように、本願明細書に開示されるプロセスは前記物質の初期水銀含有量またはそのLOIに関係なく水銀濃度の減少に有効である。   As is apparent from the foregoing examples, the process disclosed herein is effective in reducing mercury concentration regardless of the initial mercury content of the material or its LOI.

本願明細書に記載の例は、容易に使用することができる無認可操作用の電磁気ISM(産業科学医療用)周波数帯の範囲内であるマイクロ波周波数915MHzで行われたが、主要な効果がマイクロ波の当業者に公知の様式で共鳴反応容器の範囲内におさまるように、一般にマイクロ波領域内の任意の周波数を使用してもよいということは、本願発明の範囲内である。   The examples described herein were performed at a microwave frequency of 915 MHz, which is within the range of the electromagnetic ISM (industrial scientific medical) frequency band for unlicensed operations that can be easily used, but the main effect is micro It is within the scope of the present invention that generally any frequency within the microwave region may be used so that it falls within the resonant reaction vessel in a manner known to those skilled in the art of waves.

上述の例において、処理操作が主に灰の中の未燃焼炭素の燃焼および水銀の気化を目的としているため、流動ガスは周囲空気を用いた。上述の例と直接類似するように、本願発明者らが実施したとおり、周囲空気の代わりに、燃焼せずに効率的に物質を加熱できるような(マイクロ波の吸収に起因する)たとえば窒素などの不活性ガスを用いてもよい。   In the above example, ambient air was used as the flowing gas because the treatment operation was mainly aimed at burning unburned carbon in the ash and vaporizing mercury. In direct analogy with the above example, as implemented by the inventors, instead of ambient air, the substance can be heated efficiently without burning (due to microwave absorption) such as nitrogen Inert gas may be used.

さらに、上述の例では、灰に含まれる未燃焼炭素の燃焼の目的で、操作温度として約820℃を用いているが、水銀の気化のためには357℃を達成することのみが必要であって(通常の大気圧下)、したがって、本願発明にしたがったプロセスは、灰の抗生物質が著しく溶解したり凝集化したりする温度を超えなければ、357℃よりも高い任意の温度で操作してもよい。そのような条件は鉱物および原鉱を冶金処理する当業者には知られているであろう。   Furthermore, in the above example, an operating temperature of about 820 ° C. is used for the purpose of burning unburned carbon contained in ash, but it is only necessary to achieve 357 ° C. for the vaporization of mercury. (Under normal atmospheric pressure), therefore, the process according to the present invention can be operated at any temperature above 357 ° C., as long as the temperature at which the ash antibiotics are notably dissolved or agglomerated is exceeded. Also good. Such conditions will be known to those skilled in the art of metallurgical processing of minerals and ores.

上述の例では、バブリング流動層の既知の原理に基づいて操作する反応容器を使用しているが、マイクロ波含有容器として使用することができるその他の容器デザインを用いることも可能であることは本願発明の範囲内である。これには、流動層を伝達する回転炉、振動ドラム、マルチモード空洞共振器、充填管、およびコンベヤー式空洞共振器が、それらに限定されずに含まれる。   In the above example, a reaction vessel operating on the known principle of a bubbling fluidized bed is used, but it is possible to use other vessel designs that can be used as microwave containing vessels. Within the scope of the invention. This includes, but is not limited to, rotary furnaces, fluid drums, multimode cavity resonators, filled tubes, and conveyor cavity resonators that transmit fluidized beds.

したがって、本願発明にしたがって、マイクロ波エネルギーを用いた、水銀に汚染された物質の水銀含有量を減少させる方法であって、上述の必要性および利点を十分に満たす方法を提供したことは明らかである。本願発明は、図解した実施態様を併用して説明されているが、上述の説明に関して、当業者には多くの変更、改変、およびバリエーションが明白であることは明らかである。 したがって、本願発明の精神および広い範囲内に入る、そのようなすべての変更、改変およびバリエーションを包含することを意図する。   Thus, it is clear that in accordance with the present invention, there has been provided a method for reducing the mercury content of a material contaminated with mercury using microwave energy, which fully satisfies the above needs and advantages. is there. Although the present invention has been described in conjunction with the illustrated embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that many changes, modifications, and variations will be apparent to those skilled in the art. Accordingly, it is intended to embrace all such alterations, modifications and variations that fall within the spirit and broad scope of the present invention.

本願発明に記載の方法の実施態様を実現するための装置を図示する。1 illustrates an apparatus for implementing an embodiment of the method described in the present invention.

Claims (33)

水銀で汚染された物質中の水銀レベルを減少させる方法であって、当該方法において、
(a) 水銀で汚染された物質をマイクロ波反応装置に入れるステップと、
(b) 前記の水銀で汚染された物質の実質的に下方からガス流を導入するステップであって、当該ステップにおいて前記ガスおよび水銀で汚染された物質が前記マイクロ波反応装置中で流動化層を形成し、前記ガス流が前記の水銀で汚染された物質に撹拌を生じるようなステップと、
(c) 前記の水銀で汚染された物質をマイクロ波放射に曝露して温度を少なくとも約357℃に上昇させ、水銀および処理された物質の蒸気相を生成するステップと、
を含む、方法。
A method for reducing the level of mercury in a material contaminated with mercury, comprising:
(a) placing a substance contaminated with mercury into a microwave reactor;
(b) introducing a gas flow from substantially below the mercury-contaminated substance, wherein the gas and the mercury-contaminated substance are fluidized in the microwave reactor. And wherein the gas stream causes agitation to the mercury contaminated material;
(c) exposing the mercury contaminated material to microwave radiation to raise the temperature to at least about 357 ° C. to produce a vapor phase of the mercury and the treated material;
Including a method.
水銀で汚染された物質中の水銀レベルを減少させる方法であって、当該方法において、
(a) 炭素を含有しない物質をマイクロ波反応装置に入れるステップと、
(b) 水銀で汚染された物質を前記マイクロ波反応装置に入れるステップと、
(c) 前記の水銀で汚染された物質の実質的に下方からガス流を導入するステップであって、当該ステップにおいて前記ガスおよび水銀で汚染された物質が前記マイクロ波反応装置中で流動化層を形成し、前記ガス流が前記の水銀で汚染された物質および前記の炭素を含まない物質に撹拌を生じて混合物を形成するステップと、
(d) 前記の水銀で汚染された物質をマイクロ波放射に曝露して温度を少なくとも約357℃に上昇させ、水銀および処理された物質の蒸気相を生成するステップと、
を含む、方法。
A method for reducing the level of mercury in a material contaminated with mercury, comprising:
(a) placing a carbon-free material into a microwave reactor;
(b) placing a substance contaminated with mercury into the microwave reactor;
(c) introducing a gas stream from substantially below the mercury-contaminated substance, wherein the gas and the mercury-contaminated substance are fluidized in the microwave reactor. Forming a mixture by causing the gas stream to agitate the mercury-contaminated material and the carbon-free material; and
(d) exposing the mercury contaminated material to microwave radiation to raise the temperature to at least about 357 ° C. to produce a vapor phase of the mercury and the treated material;
Including a method.
水銀で汚染された物質中の水銀および炭素レベルを減少させる方法であって、当該方法において、
(a) 水銀で汚染された物質をマイクロ波反応装置に入れるステップと、
(b) 前記の水銀で汚染された物質の実質的に下方からガス流を導入するステップであって、当該ステップにおいて前記ガスおよび水銀で汚染された物質が前記マイクロ波反応装置中で流動化層を形成し、前記ガス流が前記の水銀で汚染された物質に撹拌を生じるようなステップと、
(c) 前記の水銀で汚染された物質をマイクロ波放射に曝露して温度を少なくとも約600℃に上昇させ、水銀および処理された物質の蒸気相を生成するステップと、
を含む、方法。
A method for reducing mercury and carbon levels in a material contaminated with mercury, comprising:
(a) placing a substance contaminated with mercury into a microwave reactor;
(b) introducing a gas flow from substantially below the mercury-contaminated substance, wherein the gas and the mercury-contaminated substance are fluidized in the microwave reactor. And wherein the gas stream causes agitation to the mercury contaminated material;
(c) exposing the mercury contaminated material to microwave radiation to raise the temperature to at least about 600 ° C. to produce a vapor phase of mercury and the treated material;
Including a method.
水銀で汚染された物質中の水銀および炭素レベルを減少させる方法であって、当該方法において、
(a) 炭素を含有しない物質をマイクロ波反応装置に入れるステップと、
(b) 水銀で汚染された物質を前記マイクロ波反応装置に入れるステップと、
(c) 前記の水銀で汚染された物質の実質的に下方からガス流を導入するステップであって、当該ステップにおいて前記ガスおよび水銀で汚染された物質が前記マイクロ波反応装置中で流動化層を形成し、前記ガス流が前記の水銀で汚染された物質および前記の炭素を含まない物質に撹拌を生じて混合物を形成するステップと、
(d) 前記の水銀で汚染された物質をマイクロ波放射に曝露して温度を少なくとも約600℃に上昇させ、水銀および処理された物質を含む蒸気相を生成するステップと、
を含む、方法。
A method for reducing mercury and carbon levels in a material contaminated with mercury, comprising:
(a) placing a carbon-free material into a microwave reactor;
(b) placing a substance contaminated with mercury into the microwave reactor;
(c) introducing a gas stream from substantially below the mercury-contaminated substance, wherein the gas and the mercury-contaminated substance are fluidized in the microwave reactor. Forming a mixture by causing the gas stream to agitate the mercury-contaminated material and the carbon-free material; and
(d) exposing the mercury contaminated material to microwave radiation to raise the temperature to at least about 600 ° C. to produce a vapor phase comprising mercury and the treated material;
Including a method.
請求項1または3に記載の方法であって、さらに、
(d) 前記反応装置から蒸気相を取り出すステップと、
(e) マイクロ波放射の曝露を終了するステップと、
(f) 前記反応装置から処理された物質を取り出すステップと、
(g) 新たな水銀で汚染された物質を前記反応装置に導入するステップと、
を含む、方法。
The method according to claim 1 or 3, further comprising:
(d) removing the vapor phase from the reactor;
(e) ending the exposure to microwave radiation;
(f) removing the treated material from the reactor;
(g) introducing new mercury contaminated material into the reactor;
Including a method.
請求項2または4に記載の方法であって、さらに、
(e) 前記反応装置から前記蒸気相を取り出すステップと、
(f) マイクロ波放射の曝露を終了するステップと、
(g) 前記反応装置から処理された物質を取り出すステップと、
(h) 新たな炭素を含まない物質を前記反応装置に導入するステップと、
(i) 新たな水銀で汚染された物質を前記反応装置に導入するステップと、
を含む、方法。
The method according to claim 2 or 4, further comprising:
(e) removing the vapor phase from the reactor;
(f) terminating the exposure to microwave radiation;
(g) removing the treated material from the reactor;
(h) introducing new carbon-free material into the reactor;
(i) introducing new mercury contaminated material into the reactor;
Including a method.
請求項5に記載の方法であって、当該方法においてステップ(d)乃至(g)が連続して生じるステップである、方法。   6. The method according to claim 5, wherein steps (d) to (g) are steps that occur successively in the method. 請求項6に記載の方法であって、当該方法においてステップ(e)乃至(i)が連続して生じるステップである、方法。   7. The method according to claim 6, wherein steps (e) to (i) are steps that occur successively in the method. 請求項5または6に記載の方法であって、さらに、ろ過装置中に前記蒸気相を導入するステップを含む、方法。   7. A method according to claim 5 or 6, further comprising the step of introducing the vapor phase into a filtration device. 請求項9に記載の方法であって、当該方法において前記ろ過装置はサイクロン式分離器である、方法。   10. A method according to claim 9, wherein the filtration device is a cyclonic separator. 請求項5または6に記載の方法であって、さらに、水銀を含有する蒸気相を容器中に捕捉するステップを含む、方法。   7. A method according to claim 5 or 6, further comprising the step of trapping a vapor phase containing mercury in the container. 請求項1乃至4のいずれか1つに記載の方法であって、当該方法において前記マイクロ波反応装置が流動層反応容器である、方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the microwave reactor is a fluidized bed reaction vessel. 請求項1または2に記載の方法であって、当該方法において前記マイクロ波放射が周波数300MHz乃至30GHzを有する、方法。   3. A method according to claim 1 or 2, wherein the microwave radiation has a frequency of 300 MHz to 30 GHz. 請求項13に記載の方法であって、当該方法において前記周波数は900 MHz 乃至3000 MHzである、方法。   14. The method according to claim 13, wherein the frequency is between 900 MHz and 3000 MHz. 請求項13に記載の方法であって、当該方法において前記周波数は、約915MHz乃至2450MHzの産業科学医療用(ISM)周波数帯である、方法。   14. The method of claim 13, wherein the frequency is an industrial scientific medical (ISM) frequency band between about 915 MHz and 2450 MHz. 請求項3または4に記載の方法であって、当該方法において前記マイクロ波放射が周波数300MHz乃至30GHzを有する、方法。   5. A method according to claim 3 or 4, wherein the microwave radiation has a frequency of 300 MHz to 30 GHz. 請求項16に記載の方法であって、当該方法において前記周波数は900 MHz 乃至3000 MHzである、方法。   The method according to claim 16, wherein the frequency is 900 MHz to 3000 MHz. 請求項16に記載の方法であって、当該方法において前記周波数は、約915MHz乃至2450MHzの産業科学医療用(ISM)周波数帯である、方法。   17. The method of claim 16, wherein the frequency is an industrial scientific medical (ISM) frequency band between about 915 MHz and 2450 MHz. 請求項1または2に記載の方法であって、当該方法において、約2 kW-h/t乃至約20 kW-h/tの特定のエネルギーを産出するのに十分なマイクロ波放射のパワーレベルおよびプロセス寿命時間を使用する、方法。   3. A method according to claim 1 or 2, wherein the power level of microwave radiation is sufficient to produce a specific energy of about 2 kW-h / t to about 20 kW-h / t, and How to use process life time. 請求項19に記載の方法であって、当該方法において、前記マイクロ波放射のパワーレベルおよびプロセス寿命時間が約2 kW-h/t乃至約5 kW-h/tである、方法。   20. The method of claim 19, wherein the microwave radiation has a power level and a process life time of about 2 kW-h / t to about 5 kW-h / t. 請求項3または4に記載の方法であって、当該方法において、約4 kW-h/t乃至約20 kW-h/tの特定のエネルギーを産出するのに十分なマイクロ波放射のパワーレベルおよびプロセス寿命時間を使用する、方法。   5. A method as claimed in claim 3 or 4, wherein the power level of the microwave radiation is sufficient to produce a specific energy of about 4 kW-h / t to about 20 kW-h / t, and How to use process life time. 請求項2または4に記載の方法であって、当該方法において、炭素を含まない物質に対する水銀で汚染された物質の比、25:75乃至75:25を使用する、方法。   5. A method according to claim 2 or 4, wherein the method uses a ratio of mercury contaminated material to carbon free material, 25:75 to 75:25. 請求項22に記載の方法であって、当該方法において、前記比が約50:50である、方法。   23. The method of claim 22, wherein the ratio is about 50:50. 請求項1乃至4のいずれか1つに記載の方法であって、当該方法において前記ガスが周囲空気および水銀および炭素に関して不活性なガスからなるグループから選択される、方法。   5. A method according to any one of the preceding claims, wherein the gas is selected from the group consisting of ambient air and gases inert with respect to mercury and carbon. 請求項24に記載の方法であって、当該方法において、前記の水銀および炭素に関して不活性なガスは窒素および二酸化炭素から選択される、方法。   25. The method of claim 24, wherein the inert gas with respect to mercury and carbon is selected from nitrogen and carbon dioxide. 請求項1または2に記載の方法であって、当該方法において、前記ガスが前記の水銀および炭素に関して不活性である、方法。   3. A method according to claim 1 or 2, wherein the gas is inert with respect to the mercury and carbon. 請求項1乃至4のいずれか1つに記載の方法であって、当該方法において前記の水銀に汚染された物質中の水銀レベルが最高約50重量%である、方法。   5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the mercury level in the mercury contaminated material in the method is up to about 50% by weight. 請求項3乃至4のいずれか1つに記載の方法であって、当該方法において前記の水銀に汚染された物質中の炭素レベルが最高約60重量%である、方法。   5. A method according to any one of claims 3 to 4, wherein the carbon level in the mercury contaminated material in the method is up to about 60% by weight. 請求項2または4に記載の方法であって、当該方法において前記の炭素を含有しない物質が、水銀で汚染された物質よりも大きいサイズ分布および密度を有するマイクロ波感受性物質であって、二酸化マンガン、シリカ、酸化金属、珪質酸化物、およびそれらの混合物からなるグループから選択される、方法。   5. A method according to claim 2 or 4, wherein the carbon-free material is a microwave sensitive material having a size distribution and density greater than that of a material contaminated with mercury comprising manganese dioxide. A method selected from the group consisting of silica, metal oxides, siliceous oxides, and mixtures thereof. 請求項29に記載の方法であって、当該方法において前記の炭素を含まない物質が二酸化マンガンおよびシリカからなるグループから選択される、方法。   30. The method of claim 29, wherein the carbon-free material is selected from the group consisting of manganese dioxide and silica. 請求項1乃至4のいずれか1つに記載の方法であって、当該方法において前記の処理された物質が約10ppb未満の水銀含有量を有する、方法。   5. A method according to any one of claims 1 to 4, wherein the treated material has a mercury content of less than about 10 ppb. 請求項31に記載の方法であって、当該方法において、前記水銀含有量が約5ppb未満である、方法。   32. The method of claim 31, wherein the mercury content is less than about 5 ppb. 連続的に維持することができるプロセス中で、水銀で汚染された物質中の水銀レベルを減少させる方法であって、当該方法において、
(a) 水銀で汚染された物質をマイクロ波反応装置に入れるステップと、
(b) 前記の水銀で汚染された物質の実質的に下方からガス流を導入するステップであって、当該ステップにおいて前記ガス水銀で汚染された物質が前記マイクロ波反応装置中で流動化層を形成し、前記ガス流が前記の水銀で汚染された物質に撹拌を生じるようなステップと、
(c) 前記の水銀で汚染された物質をマイクロ波放射に曝露して温度を少なくとも約357℃に上昇させ、水銀および処理された物質を含む蒸気相を生成するステップと、
を含む、方法。
A method for reducing mercury levels in a mercury-contaminated substance in a process that can be continuously maintained, comprising:
(a) placing a substance contaminated with mercury into a microwave reactor;
(b) introducing a gas flow from substantially below the mercury-contaminated material, wherein the material contaminated with gas mercury in the microwave reactor forms a fluidized bed in the step; Forming and causing the gas stream to agitate the mercury contaminated material;
(c) exposing the mercury contaminated material to microwave radiation to raise the temperature to at least about 357 ° C. to produce a vapor phase comprising mercury and the treated material;
Including a method.
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